生成一个或多个亮度边缘以形成物体的三维模型制造技术

本申请涉及生成一个或多个亮度边缘以形成物体的三维模型。本文公开的各种实施例总体上涉及计算机视觉、图形、图像扫描和图像处理以及相关联的机械、电气和电子硬件、计算机软件和系统以及有线和无线网络通信以至少形成物体和环境的三维模型或图像。物体和环境的三维模型或图像。物体和环境的三维模型或图像。

Generate one or more brightness edges to form a three-dimensional model of the object

【技术实现步骤摘要】
生成一个或多个亮度边缘以形成物体的三维模型
[0001]本申请是申请日为2018年10月5日，申请号为201880063651.1，专利技术名称为“生成一个或多个亮度边缘以形成物体的三维模型(变更后的名称为“用于生成锐化阴影的装置”)”的申请的分案申请。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请要求于2017年10月6日提交的美国临时专利申请号62/569,353的权益，所述美国临时专利申请的内容通过引用以其全文结合在此。
[0004]关于联邦资助的研究或开发的声明
[0005]不适用
[0006]引用序列列表、表格或者计算机程序列表光盘附录
[0007]不适用
[0008]专利技术背景
1.

[0009]本专利技术属于扫描设备的
更具体地，本专利技术的优选实施例总体上涉及扫描设备，所述扫描设备生成被扫描物体的三维模型。更具体地，本专利技术的优选实施例总体上涉及使用阴影投掷器来生成被扫描物体或区域的三维模型的装置、系统和方法。
[0010]2.相关技术说明
[0011]计算硬件和软件的进步促进了在三维空间中传达物体的形状的三维模型和数字图像的生成。常规的计算技术和设备被实施为三维(“3D”)扫描仪，以形成被扫描物体的表面的三维模型。其中，结构化光扫描仪系统通常使用复杂的光图案和一个或多个相机系统来捕获表示三维物体的形状的图像。尽管传统的结构化光扫描仪系统是功能化的，但它们并不十分适用于广泛的应用，因为这些系统通常需要扫描仪成本高昂的材料和资源。例如，此类扫描仪采用激光器和/或液晶显示器(“LCD”)投射仪，以及需要处理与此类扫描仪相关联的复杂光图案和成像技术的其他计算硬件和算法。
[0012]至少在一种方法中，已经开发出使用“弱结构化”光的扫描技术来解决结构化光扫描仪系统的限制之一。传统的基于弱结构化光的扫描仪通常采用简单的白炽灯和/或杆(例如，铅笔)来捕获可以从中得出物体的表面的图像。这种扫描仪系统的示例在图1中进行了描绘。简图100描绘了简单的白炽灯泡102和杆114、或用于将阴影施加到平面110上以捕获物体116的形状的任何其他圆柱形物体(诸如铅笔)。灯泡102包括在玻璃壳体内的支撑件之间以距离(“d”)106延伸的灯丝104，所述玻璃壳体可以由透明的非磨砂玻璃形成。灯丝104通常沿相对于杆114的宽度的相对较宽的距离范围生成光。通常，灯丝104可以定位在不平行于杆114的平面中。相机101可以用于捕获可以用于计算物体116的表面的点的图像。为了捕获点的图像，使用杆114在物体116上施加阴影以尝试确定由相机101捕获的物体116的表面上的像素的相对深度(例如，在缺少物体116时相对于某个点处的像素的相对深度)。
[0013]图1中的扫描仪具有许多缺点。尽管图1的扫描仪是功能化的，但是简图100的系统可能不太适合于为三维物体建立3D图像模型。灯泡102和杆114可以生成阴影120，所述阴影
包括给定灯泡102的最弱照明区域121。在距杆114更远的距离122处，区域121与平面110的被照明部分111之间的边界变得越来越分散。照明扩散率增加的示例可以被描绘为在距离(“b”)126内从线122向外沿线114增大，所述距离展示了最弱照明区域121与被照明部分111之间的扩散边界。为了对抗扩散边界的有害影响，传统的3D扫描方法依赖于照明阈值以及时间或视频帧坐标、以及基于暗与亮之间的足够差异来定义边界的相关联算法。扩散边界可能会降低根据物体116的所捕获图像计算出的表面的准确性。同样，在操作时使用照明阈值可能需要忽略不同颜色、暗影或纹理的发光效果。例如，颜色“黄色”可以具有可以与扩散边界的影响区分开的较高的光亮度，而颜色“蓝色”可以具有可以被检测为扩散边界的一部分的相对较低的光亮度。这样，由于实施了传统的照明阈值，因此可以忽略物体116的蓝色部分117。因此，颜色和其他发光效果通常会导致这种忽略，即导致在常规3D扫描中很明显的不准确性。在一些方法中，采用算法计算来对像素是否被照亮进行分类。然而，这些已知算法通常限于在明亮度与暗度之间的相对较大的摆动之间进行区分。这样的阈值化可能需要资源来定制简图100的扫描仪并使所述扫描仪适应于特定的扫描应用。
[0014]因此，需要一种用于在没有常规技术的限制的情况下促进生成物体和环境的三维模型或图像的技术的解决方案。

技术实现思路

[0015]各个实施例总体上涉及计算机视觉、图形、图像扫描和图像处理以及相关联的机械、电气和电子硬件、计算机软件和系统以及有线和无线网络通信以至少形成物体和环境的三维模型或图像。本专利技术的广泛实施例总体上涉及用于生成一个或多个亮度边缘以形成物体或环境的三维模型的装置、方法和系统。在广泛实施例中，本专利技术包括：一个或多个光源和一个或多个阴影投掷器，所述光源和阴影投掷器在被建模的物体或区域上生成一个或多个亮度边缘；检测所述一个或多个亮度边缘的一个或多个装置；相对于所述被建模的物体或区域移动所述一个或多个亮度边缘的装置；以及生成所述被建模的物体或区域的三维模型的装置；以及相关的方法和系统。一些实施例移动所述一个或多个阴影投掷器，一些实施例移动所述一个或多个光源，并且一些实施例使所述物体移动通过所述一个或多个亮度边缘。这些实施例是本专利技术的范围和精神的示例；然而，上述实施例和示例不应当限制本专利技术，并且本领域普通技术人员将理解并认识到存在本文的具体实施例、方法和示例的变化、组合以及等效物。
[0016]在优选实施例中，本专利技术广泛地涉及使一个或多个阴影投掷器移动以便使一个或多个亮度边缘相对于被建模的物体或区域移动的装置和方法。此实施例总体上涉及一种用于生成一个或多个亮度边缘以形成物体的三维模型的装置，所述装置包括：一个或多个光源；一个或多个阴影投掷器，所述一个或多个阴影投掷器包括：一个形状，当所述形状被投射到平面上时，所述形状具有至少一个直边缘；一个或多个致动器，所述致动器能够移动所述一个或多个阴影投掷器；一个或多个图像捕获设备；存储器，所述存储器存储在非暂时性计算机可读介质中；处理器，所述处理器包括：所述计算机可读介质；以及显示器；其中，所述一个或多个光源照亮所述一个或多个阴影投掷器以投射已知几何形状的高对比度阴影，这在所述物体上形成所述一个或多个亮度边缘；其中，所述一个或多个致动器移动所述一个或多个阴影投掷器，以便遍及所述物体扫掠所述一个或多个亮度边缘；其中，所述一个或
多个图像捕获设备捕获所述物体上的所述一个或多个亮度边缘的图像并将所述图像记录到所述存储器中；其中，所述处理器根据记录的所述图像形成三维数据表示；其中，所述处理器使用所述三维数据表示来生成所述物体的所述三维模型；并且其中，使用所述处理器将所述三维模型显示在所述显示器上。此优选实施例总体上还还涉及一种用于生成一个或多个亮度边缘以形成物体的三维模型的方法，所述方法包括：提供一个或多个光源；提供一个或多个阴影投掷元件，所述一个或多个阴影投掷元件包括：一个形状，当所述形状被投射到平面上时，所述形状具有至少一个直边缘；使用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种使用多个阴影投掷器扫描仪来确定基准器的准确位置的方法，所述方法包括：提供一个或多个宽视野阴影投掷器扫描仪；提供一个或多个窄视野阴影投掷器扫描仪；提供所述基准器，所述基准器包括一个或多个可识别的二维或三维图案或形状；用所述一个或多个宽视野阴影投掷器扫描仪扫描所述一个或多个窄视野阴影投掷器扫描仪，以便在宽范围上测量所述一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚伦，
申请(专利权)人：先进扫描仪公司，
类型：发明
国别省市：